量子人体扫描仪？当矢量涡旋光束遇到散射介质时会发生什么

量子人体扫描仪？当矢量涡旋光束遇到散射介质时会发生什么

乳胶珠溶液中散射过程前后的矢量涡旋光束

通过任何介质传播光——无论是自由空间还是生物组织——光都会散射。对散射的鲁棒性是通信和成像系统的共同要求。结构光使用投射图案，抗散射，因此成为一种多功能工具。特别是，携带轨道角动量的结构光模式在生物医学成像应用中引起了极大的关注。

OAM是光的一种内在属性，它赋予空间轮廓一种特殊的圆环形状。还可以构造光的OAM模式的偏振分布。叠加两个OAM模式，可以得到一个矢量涡旋光束（VVB），其特征是光束横截面上的圆环状强度分布，并且具有空间变化的偏振特性。VVBs被认为适合并有利于医学技术中的量子应用。

创新的癌症扫描仪

一个国际研究人员团队最近发表了对VVB在散射介质中传播的综合研究。该团队正在欧盟FET-OPEN项目“癌症扫描”的支持下进行合作，该项目提议开发一种全新的生物医学检测统一技术概念，并在量子光学和量子力学中运用新思想。新概念基于在轨道角动量，纠缠和高光谱特性的三维空间中光子的统一传输和检测。从理论上讲，这些元素可有助于开发一种扫描仪，该扫描仪可以对癌症进行筛查，并在对人体的单次扫描中进行检测，而没有任何辐射风险。

实现任意VVB和OAM模式的实验装置，用于分析微微米乳胶珠水溶液与散射介质相互作用后的空间和极化特性。插图：通过增加散射介质的浓度，光携带轨道角动量的空间模式

准备，瞄准，散开

对于高斯光束和VVB，作者均指出，随着介质浓度增加超过0.09％，空间轮廓会发生突然变化：对比度突然迅速降低。作者观察到，这种变化是由于光束的散射分量导致均匀背景的存在所致。

通过研究极化曲线，他们发现VVB行为与高斯光束的行为有很大不同。高斯光束呈现出不受散射过程影响的均匀偏振图案。相反，VVB在横向平面上呈现复杂的极化分布。研究小组观察到，VVB信号的一部分穿过散射介质时会完全去极化，但是一部分信号保留了其结构。

这些与散射介质相互作用如何影响结构化OAM光的行为的见解代表了探索光如何与生物组织相互作用的一步。研究小组希望，他们的全面研究将激发对光散射组织模拟介质的影响的进一步研究，以推动对创新生物医学检测技术的追求。